Doğadan İlham Alınarak Geliştirilen Bir Denizaltı Formunun Direnç Özelliklerinin Sayısal İncelemesi

Yıl 2020, Cilt , Sayı 218, 65 - 78, 28.12.2020

Onur USTA

Öz

Doğa milyonlarca yıldır insanlara yuva olmanın yanı sıra, sunduğu sınırsız potansiyel ve kaynaklarla insanlar için geliştirilen çeşitli teknolojilerin en temel kaynağı olmaktadır. Bu çalışmada, doğadan ilham alınarak geliştirilen bir denizaltı formunun farklı hızlara karşılık direnç özellikleri Hesaplamalı Akışkanlar Dinamği (HAD) analizleri ile incelenmiştir. Bu kapsamda, öncelikle DARPA Suboff denizaltısının farklı hız değerlerinde HAD analizleri gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizlerde, denizaltı etrafındaki türbülanslı akış Reynolds Ortalamalı Navier-Stokes (RANS) modeli SST Menter k-Ɛ türbülans modeli ile modellenmiştir. Uygulanan HAD yaklaşımlarının geçerlemesi, elde edilen sayısal sonuçlar ile literatürden alınan deneysel sonuçların karşılaştırılması ile sağlanmıştır ve hesaplama bölgesindeki ağ yoğunluğuna dayalı bir belirsizlik analizi ile doğrulaması gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, köpekbalığı formunun geometrisiden ilham alınarak, DARPA Suboff denizaltısı ile aynı boyda ve aynı ortalama genişlikte bir denizaltı formu oluşturulmuştur. DARPA denizaltısı analizleri ile aynı HAD yaklaşımları kullanılarak ve aynı hidrodinamik koşullar oluşturularak doğadan esinlenerek oluşturulan denizaltının HAD analizleri gerçekleştirilmiştir. Aynı boy ve ortalama genişlikteki iki denizaltı formunun çeşitli hızlardaki toplam direnç değerleri kıyaslandığında, köpekbalığından esinlenerek geliştirilen formun direncinin daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışmanın doğadan, özellikle de denizde yaşayan canlıların formlarından esinlenerek geliştirilecek yeni denizaltı çalışmaları için bir örnek olabileceği düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

HAD, RANS, DARPA Suboff Denizaltısı, doğadan ilham alan denizaltı tasarımı.

Kaynakça

• its Geometric Variants, The Journal of Ocean Technology, Vol. 11, No. 2, pp. 77-86.
• Celik, I.B., Ghia, U., Roache, P.J. (2008). Procedure for estimation and reporting of uncertainty due to discretization in CFD applications. J. Fluids Eng., ASME, Vol. 130. https://doi.org/10.1115/1.2960953.
• Chase, N. (2012). Simulations of the DARPA- SUBOFF submarine including selfpropulsion with the E1619 propeller. University of Iowa City, Iowa.
• Doğrul, A. (2019). Hydrodynamic Investigation of a Submarine Moving Under Free Surface, Journal of ETA Maritime Science, Vol. 7(3), pp. 212-226. https://dx.doi.org/10.5505/jems.2019.42204
• Feld, K., Kolborg, A. N., Kolborg, Nyborg, C. M., Salewski, M., Steffensen, J. F., Berg-Sørensen, K. (2019).
• Dermal Denticles of Three Slowly Swimming Shark Species: Microscopy and Flow Visualization, Biomimetics (Basel), Vol. 4(2), No. 38. https://doi.org/10.3390/biomimetics4020038